基于变系数模型的吕宋海峡海洋内波模拟研究

此文主要是利用变系数Gardner方程的双孤子解对吕宋海峡海域的海洋内波的非线性相互作用进行模拟研究,展示弹性碰撞在合成孔径雷达(SAR)图像上的信号特征,同时研究耗散项、微扰项和色散项对海洋内波弹性碰撞引起的表层流速的影响,取得与真实SAR图像较一致的结果.     

内孤立波绕岛三维演化特性实验研究

南海是内孤立波的多发地带,内孤立波形成后向西传播,绕过东沙岛时,波形、振幅等波参数会发生相应的变化。该文主要运用实验方法来研究内孤立波绕岛后三维特性的演化。实验中内孤立波在两层流体中传播,其中上层为清水,下层为等密度的盐水。实验技术运用荧光方法直接得到内孤立波引起的波形变化与合成孔径雷达(SAR)拍摄到的东沙群岛附近内孤立波作定性的比较,并与染色方法相结合反演出内孤立波绕岛后的各个位置处的振幅变化,体现出内孤立波绕岛后的三维演化特性。染色方法和荧光方法的结合在定性观测基础上得到了进一步的内孤立波的定量分析结果。     

Boussinesq方程的二阶椭圆余弦驻波解

等深浅水域中的流体运动可由Boussinesq方程描述.众所周知,该方程有行进波解(孤立波及椭圆余弦波).本文则以Boussinesq方程为控制方程,利用渐近匹配法对椭圆余弦波在直墙上反射进行研究,给出了反射过程中内、外场波形及速度变化的解析表达,从而得到了Boussinesq方程的二阶椭圆余弦驻波型的解析解,并讨论了这类驻波的若干性质.当波长无限增大时,所得解析解收敛于孤立波的情况.这些解析结果不仅有助于揭示岸坡对非线性浅水波影响的力学机理,在海岸防护和开发和岸壁附近结构物的设计条件等工程领域中也具有现实的指导意义.     

大振幅内孤立波的修正Gardner传播演化模型

该文建立了简单的单一方向的修正Gardner (mG)方程用来描述强非线性内孤立波的传播演化过程.mG方程是通过调整Gardner方程的系数,从而改进了Gardner方程只能用来描述弱非线性小振幅内孤立波的缺点.修正的系数仅与上、下层流体深度比和密度比参数有关,计算的有效波长,波速和极限波幅等主要特征与经典强非线性Mi...     

有限深两层流体中内孤立波传播演化理论模型研究

该文对Choi和Camassa给出的一个内孤立波方程模型中的系数进行了修正,并给出了基于方程的内孤立波定态解表达式,将其称为内孤立波me Kd V理论解,进而采用有限体积/有限差分混合方法数值求解内孤立波的三类(Kd V、e Kd V和me Kd V型)非线性传播演化方程,分别以内孤立波的Kd V、e Kd V、MCC和me Kd V定态解作为初始输入波,研究其非线性传播演化特性,并获得其适用性条件。结果表明,三类非线性传播演化方程,只适合于相应内孤立波定态解初始波的定态传播,而对其他定态解初始波将发生波形变形、分裂等非线性现象。在此基础上,定量地给出了三类非线性传播演化方程的适用性条件,为采用何种非线性方程来研究实际海洋中内孤立波的传播演化问题提供了理论依据。     

正则化长波方程的三次样条差分模拟

本文对正则化长波方程(RLW方程)的时间、空间项分别采用三次样条公式进行离散,所得到的差分方程为三点、三层隐格式,对时间的精度为四阶,对空间的精度为二阶,每个时间步只需求解一个三对角方程组,而三次样条配置法在每个时间步中需要求解三个三对角方程组。本文对单个孤立波的演化进行了计算,参数与文[8]相同,其结果与解析解的最大绝对误差均保持在10~(-3)的量级以内,与文[8]给出的数值方法精度相当。对两、三个孤立波的相互碰撞,本文结果显示出在忽略10~(-3)量级的误差后,碰撞前后的孤立波形状保持不变,无论是一个孤立波的演化,还是两、三个孤立波相互碰撞,当将波形放大100倍后均可以发现有振荡的尾波,这说明这类振荡尾波的产生并非真实的物理现象,而是由数值误差产生的。本文认为仅从工程应用的意义上说,RLW方程具有孤立子性质的结论是可以接受的。     

关于振荡型的界面孤立波

当计及表面张力时,对于二流体系统中两层流体深度比的一种临界情形,界面孤立波可用推广的KdV方程来描述,这一方程难以解析地求出孤立波解。本文采用作者提出的推广的PLK方法求得了三阶近似孤立波解,并采用Lindstedt-Poincare方法对所得的结果作了验证,从而首次解析地证实了振荡型界面孤立波的存在性。     

高阶非线性Boussinesq型方程及其数值验证

从Laplace方程和非线性的边界条件出发,通过将波动速度势函数表达为任意特定水深处的函数,推导了线性频散关系具有Airy波精确解的Padé[2,2]阶近似精度的高阶非线性的Boussinesq型方程。方程含有能量耗散项并完全满足水底边界条件。定性比较了高阶非线性方程和弱非线性方程的非线性特征。推导了二维四阶的滤波公式。建立了非线性波传播的数值模拟模型。结合两个具体算例,比较了数值模拟模型的强非线性版本和弱非线性版本的计算结果之间的差别,从而定量探讨了高阶非线性项对数值计算结果的影响。     

Boussinesq方程的永形波的级数解

对于用层平均速度势(或速度)与波高给出的非线性等水深Boussinesq方程,与KdV方程一样,存在两类永形波—孤立波和周期波。不同的是,对于Boussinesq方程,孤立波和周期波一样,是以反函数的积分形式给出的,这在使用上是不方便的。本文对这两类波,分别给出了相应的级数形式的正函数解。对于孤立波,级数的收敛速度是十分快的,且文中还给出了一个具有高精度的十分简单的近似解,对于周期波,只要有关参数选得合适,解的收敛速度也是相当快的。这就有效地克服了反函数形式解在使用上的不方便。     

内孤立波与有航速潜体相互作用数值模拟

基于两层流体中内孤立波的KdV-mKdV理论解,采用速度入口和开管道方法进行内孤立波数值造波与消波,建立了同时具有造波、造流和消波功能的数值波流水槽。利用所建立的数值波流水槽,对内孤立波与有航速潜体相互作用问题进行了数值模拟,计算分析了受力特性。数值结果表明,内孤立波造波结果理想,消波效果显著,在内孤立波流场中有航速潜体将会受到突发性冲击载荷的作用。研究表明,利用所述方法来研究内孤立波与有航速潜体的相互作用是一条有效的途径。     

THE SIMULATION OF THE SAR IMAGE OF INTERNAL SOLITARY WAVES IN ALBORAN SEA

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＯｃｅａｎｉｎｔｅｒｎａｌｗａｖｅｉｓａｋｉｎｄｏｆｇｒａｖｉｔｙｗａｖｅｇｅｎｅｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｓｔｒａｔｉｆｉｅｄｏｃｅａｎ .Ｉｔｐｒｏｄｕｃｅｂｙｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆｔｉｄｅｃｕｒｒｅｎｔａｎｄｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ,ｓｅａｑｕａｋｅａｎｄｍｏｖｉｎｇｓｈｉｐｗｈｅｎｔｈｅｓｔｒｏｎｇ ,ｓｈａｌｌｏｗｐｙｃｎｏｃｌｉｎｅｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔ.Ｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｗａｖｅｓｉｎｔｈｅｃｏｎｔｉｎｅｎｔａｌｓｈｅｌｆａｒｅａｌｍｏｓｔｔｉｄｅｐｒｏｄ…     

海洋内孤立波作用下张力腿平台动力响应特性

基于三类内孤立波理论KdV、eKdV和MCC的适用性条件,将张力腿简化为非线性梁模型,采用Morison和Froude-Krylov公式计算张力腿平台的内孤立波动态载荷,结合浮体有限位移时域运动方程,建立了内孤立波与张力腿平台相互作用的理论模型。以东沙群岛附近海域某实测内孤立波为对象,对典型张力腿平台(ISSC-TLP)在内孤立波作用下的动态载荷、运动响应以及张力腿张力的变化特性进行数值分析。研究表明,内孤立波不但对张力腿平台产生突发性冲击载荷,使其产生大幅度的纵荡位移,还会显著增加张力腿的张力。因此,在张力腿平台的设计应用中,内孤立波的影响不可忽视。     

SAR IMAGING SIMULATION OF HORIZONTAL FULLY TWO-DIMENSIONAL INTERNAL WAVES

1. INTRODUCTION The ability of Synthetic Aperture Radar (SAR) to measure ocean waves has been widely proved since the launch of Seasat in 1978[1] Compared with traditional in-situ instruments, SAR is superior for its wide spatial coverage and high spatial…     

各种扰动源产生孤立子波的研究

本文就四种不同形式的扰动在浅水中生成孤立子波的问题进行了研究。这里采用的理论基础是Boussinesq型非线性色散长波模型。非线性偏微分方程组按初-边值问题用有限差分法数值求解,这里包括对开边界条件的近似处理。 数值计算实例给出了四种不同扰动源生成孤立子波的条件和规律。由对计算结果的分析比较,可以发现当外界与流体间有一定方式的质量、动量或能量(动能、位能)交换时,只要满足一定的条件均能生成孤立子波。     

具表面张力（I.Bond数大于1／3）的流体流过地形的共振流动

本文讨论了具表面张力作用下不可压缩无粘流体流过地形障碍物的共振流动。采用摄动方法，本文导出了一个新的方程，具负色散的ｆｋｄｖ方程，数值结果表明该情形可激发出下游下凹孤立波串，这个结果有待进一步的实验验证。     

非线性抛物型缓坡方程的数值模拟

参考Lo对MNLS方程中非线性项的处理方法,但不转换到频域求解,同时采用Li修正的非线性弥散关系,对非线性抛物型缓坡方程在复数域进行数值模拟,并分别在Berkhoff椭圆地形及淹没圆形浅滩地形验证了该模型,得到了较好的结果。此模型可以有效地模拟非线性波浪问题。此非线性项的处理方法使得数值计算过程中不需迭代求解,同时减少了边界周期性的限制,易于操作编程,提高了计算效率。     

SOLUTION OF A KIND OF LINEAR INTERNAL WAVE EQUATION

1.INTRODUCTIONIn density stratified ocean,vertical displaments can cause internal waves.Take the effectdensity compactness of seawater into account,toscillation frequency isN=(-ρg0ddρz0-Cg22)1/2(whereNis one of the most i mportant environmparameters of ocean dynamics which is callBrunt-Vaisala frequency,gthe gravity acceletion,Cthe traveling speed of sound in seawatBothgandCcan be deemed as constants.Soscholars neglectedg2/C2in expression(1).Itbeen proved that in the seawater200m bel…     

FISSION LAWS OF INITIALLY INTERFACE SOLITARY WAVES IN TWOLAYER OCEAN

A 2 D KdV equation of two-layer stratified ocean with 2-D topography is recapitulated in the present paper. Based on a reduced version of this 2-D KdV equation, the fission laws of the initially internal solitary waves are studied by means of numerical calculation. From the numerical results, it is shown that the initially interface solitary waves can fission on the continental slope like the initially surface solitary waves and the fission process is a significant generating mechanism of internal interface soliton packet on the continental shelf.